Een nieuw type plastic gemaakt van teruggewonnen afval breekt gemakkelijk af in minder dan een jaar. De stof die straks zal dienen om voornamelijk wegwerpproducten op een milieuvriendelijke manier te vervaardigen en af ​​te breken, heet polyhydroxybutyraat. Dit innovatieve materiaal kan op industriële schaal worden geproduceerd in een nieuw proces dat is ontwikkeld door het Fraunhofer Institute for Production Systems and Design Technology IPK en zijn partners.

Het dagelijkse leven zonder plastic - dat is moeilijk voor te stellen. Ze komen prominent voor in verpakkingen en consumptiegoederen, en zijn onmisbaar voor industriële toepassingen zoals de automobiel- en medische techniek. Hergebruik en recycling van kunststoffen uit fossiele bronnen is nauwelijks gangbaar. Daarbovenop, ze degraderen in een ijzig tempo en vervuilen het milieu voor een lange tijd. De grote stukken plastic afval die op onze oceanen drijven, getuigen van hun vermogen om te vervuilen. Plastic flessen en tassen plunderen stranden en, op veel plaatsen, hele stukken land.

Het onderzoeksinitiatief Bioeconomy International

De behoefte aan wereldwijde recyclingstrategieën is dringend, gezien het zware gebruik van kunststoffen over de hele wereld. Steeds meer regeringen nemen hun toevlucht tot verboden om de aanzwellende stroom van plastic afval in te dammen. Een haalbare optie om fossiele kunststoffen op grote schaal te vervangen, moet nog worden gevonden. Daarom heeft het Duitse federale ministerie van Onderwijs en Onderzoek (BMBF) het onderzoeksinitiatief "Bioökonomie International" (Bioeconomy International) gelanceerd in nauwe samenwerking met Fraunhofer IPK, de afdeling Bioprocestechnologie van de Technische Universiteit van Berlijn, regionale industriële partners en internationale onderzoekspartners uit Maleisië, Columbia en de VS. Deze onderzoekers ontwikkelen een methode om polymeren te vervaardigen zonder gebruik te maken van hoogwaardige hulpbronnen zoals mineralen, palm- en koolzaadolie, waarvan de productie zeer schadelijk is voor het milieu.

Een nieuw plastic dat veel lijkt op polypropyleen

Dit nieuwe proces zet industriële resten, zoals afvalvetten die veel minerale resten bevatten, om in polyhydroxybutyraat (PHB). Micro-organismen kunnen deze residuen in speciale fermentatieprocessen metaboliseren. Ze deponeren de PHB in hun cellen om energie op te slaan. "Als het plastic eenmaal uit de cel is opgelost, het is nog niet klaar voor industrieel gebruik, omdat het uithardingsproces veel te lang duurt, " zegt Christoph Hein, hoofd van de afdeling Microproductietechnologie bij Fraunhofer IPK. De grondstof moet stroomafwaarts in postproductiestadia worden gemengd met chemische additieven. Bijvoorbeeld, het onderzoeksteam paste de plastificeer- en verwerkingsparameters aan om de herkristallisatietijd af te stemmen op de timing van industriële verwerking. De eigenschappen van het resulterende biopolymeer lijken op die van polypropyleen. Maar in tegenstelling tot PP, dit plastic wordt in zes tot twaalf maanden volledig afgebroken.

Bij deze methode om plastic te produceren, micro-organismen synthetiseren het gehele polymeer in een biotechnisch proces. "Hiervoor, we zetten biogene reststoffen zoals afvalvetten om in technisch bruikbare polyesters, ", zegt Hein. De onderzoeker en zijn team kozen voor micro-organismen, genetisch gemodificeerd met moleculaire methoden, om als biokatalysatoren te dienen. Met behulp van chemische zuiveringsprocessen en een verregaand geoptimaliseerd materiaal, ze hebben een nieuwe familie van materialen kunnen ontwikkelen die voldoen aan de eisen van technische kunststoffen.

Geen synthetische componenten op petroleumbasis nodig

Het nieuwe proces maakt niet alleen helemaal geen gebruik van op petroleum gebaseerde synthetische componenten; het maakt ook groene plastic alternatieven mogelijk. Natuurlijk voorkomende micro-organismen kunnen deze nieuw ontwikkelde kunststoffen afbreken, ze hoeven dus niet te worden onderworpen aan de speciale omstandigheden die dienen voor de afbraak van materie in industriële composteringsinstallaties. Ze bieden een milieuvriendelijk alternatief voor het maken en afbreken van producten voor eenmalig gebruik en andere wegwerpartikelen.

Het proces leent zich ook voor het produceren van hoogwaardige kunststof onderdelen voor bepaalde technische toepassingen en gebruiksperioden. De specificaties voor dit soort producten zijn veeleisender. Ze moeten mogelijk specifieke geometrische toleranties en oppervlaktekwaliteiten vertonen of met grote precisie reproduceerbaar zijn. De onderzoekers ontwikkelden zeer gespecialiseerde replicatieprocessen om aan deze vereisten te voldoen.